- 霍尔效应及其应用
- 共370题
霍尔式位移传感器的测量原理是:如图所示,有一个沿z轴方向的磁场,磁感应强度B=B0+kz(B0、k均为常数),将传感器固定在物体上,保持通过霍尔元件的电流I不变(方向如图中箭头所示).当物体沿z轴方向移动时,由于位置不同,霍尔元件在y轴方向的上、下表面的电势差U也不同.则( )
正确答案
解析
解:A、霍尔元件中移动的是自由电子,根据左手定则,电子向下表面偏转,所以上表面电势高.故A错误;
B、C、最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下处于平衡,
设霍尔元件的长宽高分别为a、b、c,有=qvB,电流的微观表达式为I=nqvS=nqvbc,
所以U=.B越大,上、下表面的电势差U越大.电流越大,上、下表面的电势差U越大.故B错误,C正确.
D、k越大,根据磁感应强度B=B0+kz,知B随z的变化越大,根据U=.知,
U随z的变化越大,即传感器灵敏度()越高.故D正确.
故选:CD.
如图所示,导电物质为正电荷的霍尔元件位于两串联线圈之间,线圈中电流为I,线圈间产生匀强磁场,磁感应强度大小B与I成正比,方向垂直于霍尔元件的两侧面,此时通过霍尔元件的电流为IH,与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压UH.电阻R远大于RL,霍尔元件的电阻可以忽略,则( )
正确答案
解析
解:A、根据电流周围存在磁场,结合安培定则可知,磁场的方向,而正电荷移动方向与电流的方向相同,再由左手定则可得,正电荷偏向内侧,导致前表面的电势低于后表面,故A正确;
B、如图所示,霍尔元件与电阻R串联后与RL并联,
根据串并联特点,则有:IRL=IH(R+RL),即为I=IH;
由于电阻R远大于RL,因此I=IH;则IH与I成正比,故B正确;
C、根据RL消耗的电功率PL=(IH)2RL=
,显然PL与
成正比,又因为磁感应强度大小B与I成正比,即B与IH成正比,电压表的示数UH=
,则UH与
成正比,所以UH与RL消耗的电功率PL成正比,故C正确;
D、当电源正负对调后,磁场虽反向,而电子运动方向也反向,由左手定则可知,洛伦兹力的方向不变,则电压表将不会反偏,故D错误.
故选:ABC.
如图所示.将截面厚度为h、宽度为d的通电金属导体放入磁场,当磁场方向与电流方向垂直时.在导体上下表面会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,知自由电子向上偏转,则上表面带负电,下表面带正电,下表面的电势高于上表面.故A错误;
B、根据evB=e,解得U=vBh,根据电流的微观表达式I=neSv,故U=
Bh=
,知增大h,上下表面的电势差不变,与h无关.故B错误;
C、根据evB=e,解得U=vBh,根据电流的微观表达式I=neSv,故U=
Bh=
,知仅增大d时,上下表面的电势差减小,故C正确;
D、根据evB=e,解得U=vBh;根据电流的微观表达式I=neSv,电流越大,电子的速度越大,故上下表面的电势差越大,故D正确;
故选:CD.
(2015•嘉兴二模)如图甲所示是一种利用霍尔效应传感器测量运动速率的自行车速度计.车轮每转一周,安装在自行车前轮上的一块磁铁就靠近霍尔传感器一次,产生一次电压脉冲.图乙为某次骑行中记录的脉冲电压U与时间t的图象.已知自行车轮的半径为33cm,磁铁与轮轴的距离为半径的,则该自行车( )
正确答案
解析
解:A、根据题意得车轮边缘与磁铁具有相同的角速度,
根据圆周运动的公式v=ωr得车轮边缘的线速度大于磁铁的线速度,故A错误;
B、车轮每转一周,安装在自行车前轮上的一块磁铁就靠近霍尔传感器一次,产生一次电压脉冲,
根据记录的脉冲电压U与时间t的图象得在1.0s-1.4s内记录的脉冲电压U时间间隔相等,所以在1.0s-1.4s内,速率几乎不变,故B正确;
C、根据记录的脉冲电压U与时间t的图象得在1.4s-2.2s内记录的脉冲电压U时间间隔增大,所以该自行车作减速运动,故C正确;
D、已知自行车轮的半径为33cm,磁铁与轮轴的距离为半径的,
在1.2s时的速率v==
≈10m/s,故D正确;
故选:BCD.
磁流体发电是一项新兴技术.如图所示,平行金属板之间有一个很强的磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场.图中虚线框部分相当于发电机.把两个极板与用电器相连,则( )
正确答案
解析
解:首先对等离子体进行动态分析:开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上(负离子所受洛伦兹力方向向下),则正离子向上板聚集,负离子则向下板聚集,两板间产生了电势差,即金属板变为一电源,且上板为正极下板为负极,所以通过用电器的电流方向从A到B,故A正确B错误;
此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f外还受到向下的电场力F,最终两力达到平衡,即最终等离子体将匀速通过磁场区域,因f=qvB,F=q,则qvB=q
,解得E=Bdv,所以电动势E与速度v及磁场B成正比,所以C、D正确.
故选ACD.
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